JP2001056191A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 製造作業の容易化と製造コストの低減化。 【解決手段】 蛇行するパイプ１０を四層１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに積層して構成した熱交換媒体用通
路と、互いの間の間隔を確保してパイプ１０の長手方向
に装着した複数の放熱フイン２０と、を備える熱交換器
１において、パイプ１０に適宜曲げ加工を施し、パイプ
１０の両端部が、夫々一方の層の中央部に位置するよう
に二層の蛇行するパイプ１０の層を形成し、両側縁部２
０ａ，２０ｂに夫々パイプ装着部２１を持つ放熱フイン
２０を、互いに端縁部２０ｃ、２０ｄが対向する態様で
二段ずつ配設し、放熱フイン２０のパイプ装着部２１に
夫々二層の蛇行するパイプ１０を装着し、一方の段に配
設した放熱フイン２０に他方の層のパイプを装置したパ
イプ装着部２１と、放熱フイン２０の他方の層のパイプ
を装着したパイプ装着部２１とが、相互に近接するよう
にパイプ１０に適宜曲げ加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器の製造方
法に関するもので、より詳細には、冷蔵庫等の冷蔵設備
に設けられた冷凍サイクルの放熱用熱交換器の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、この種の熱交換器を示したもの
である。この熱交換器Ａは、例えば冷蔵庫等の冷蔵設備
に設けられた冷凍サイクルにおいて、吸熱により気化し
た熱交換媒体を放熱させ、これを再び液化する場合に適
用する放熱用のもので、パイプＢと多数の放熱フィンＣ
とを備えている。

【０００３】パイプＢは、熱交換媒体の通路を構成する
ためのもので、アルミニウム等、熱伝達率が大きく、か
つ成形性に富んだ材質によって構成してある。このパイ
プＢは、限られたスペースにおいて熱交換媒体の流通経
路をできるだけ長く確保するため、四つの層を構成する
ように成形され、さらに各層においてそれぞれ蛇行して
いる。

【０００４】放熱フィンＣは、各層を構成するパイプＢ
の周面にそれぞれ接触し、かつパイプＢの長手方向に狭
い間隔を保つ態様で装着することにより、当該パイプＢ
の放熱面積を増大するためのもので、アルミニウム等、
熱伝達率が大きい材質によって矩形のプレート状に構成
してある。

【０００５】上記のような構成を有する熱交換器Ａは、
従来、以下のような方法で構成するようにしている。

【０００６】まず、図９に示すように、互いにほぼ同一
の長さを有した２つのパイプ要素Ｂ1 を用意し、それぞ
れが蛇行するように平面曲げ加工を施す。

【０００７】一方、放熱フィンＣとしては、図１０に示
すように、両方の側縁部にパイプ装着部Ｄを有したもの
をそれぞれ多数用意する。パイプ装着部Ｄは、パイプ要
素Ｂ1 に嵌着する円形の装着孔Ｄ1 と、該装着孔Ｄ1 を
放熱フィンＣの側縁に開口させる幅の狭い切欠Ｄ2 とを
有してΩ形に構成してある。

【０００８】次いで、図１１に示すように、両パイプ要
素Ｂ1 に立体曲げ加工を施してそれぞれが二層となるよ
うに構成し、さらに図１２に示すように、各層の間を放
熱フィンＣによって互いに連結する。これらパイプ要素
Ｂ1 に放熱フィンＣを装着する場合には、予めパイプ要
素Ｂ1 の横断面が上述した切欠Ｄ2 よりも幅の狭い小判
形、あるいは楕円形状となるように矯正し、この小判形
に矯正した部分を放熱フィンＣのパイプ装着部Ｄに切欠
Ｄ2 を介して挿入する。しかる後、各パイプ要素Ｂ1 を
装着孔Ｄ1 の内部で押圧し、横断面を元の円形状にすれ
ばよい。

【０００９】最後に、これら二つのパイプ要素Ｂ1 の端
部ｂ′，ｂ′を、図１２に示すように、アルゴン溶接に
より互いに接続するとともに、放熱フィンＣの側縁
ｃ′，ｃ′間を互いにスポット溶接などで接合すれば、
蛇行する二本のパイプ要素Ｂ1 を四層に積層して一連の
熱交換媒体用通路を構成し、かつこの通路に放熱フィン
Ｃを多数装着して成る熱交換器Ａが完成する。なお、完
成した熱交換器Ａに対しては、パイプＢの開放した両端
部をゴム栓によって閉塞した後、水酸化ナトリウム温水
（９４〜９７℃）に浸漬してベーマイト処理を施し、さ
らに適宜のディテクタによってリーク検査を実施する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、二つのパイプ要素Ｂ1 を別々に製造した後に、こ
れを接合するようにした熱交換器Ａにあっては、製造工
程が多く、製造作業が極めて煩雑になる。すなわち、各
パイプ要素Ｂ1 に対して個別に曲げ加工を行うととも
に、放熱フィンＣの装着をそれぞれのパイプ要素Ｂ1 ，
Ｂ1 に個別に行う必要がある。

【００１１】しかも、二つのパイプ要素Ｂ1 ，Ｂ1 を接
合する工程、並びにこれらパイプ要素Ｂ1 ，Ｂ1 の接合
部Ｅに対して個別にリーク検査を行う工程が必要とな
り、製造コストの増大を招来する要因となる。

【００１２】本発明は、上記実情に鑑みて、製造作業の
容易化および製造コストの低減を図ることのできる熱交
換器の製造方法を提供することを解決課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、蛇行するパイ
プを四層に積層して構成した一連の熱交換媒体用通路
と、互いの間に間隔を確保した状態で前記パイプの長手
方向に沿って装着した複数の放熱フィンと、を備える熱
交換器の製造方法において、パイプに適宜曲げ加工を施
すことにより、該パイプの両端部が、それぞれ一方の層
の中央部に位置するように二層の蛇行するパイプの層を
形成する工程と、両側縁部にそれぞれパイプ装着部を有
した放熱フィンを、互いに端縁部が対向する態様で二段
ずつ配設し、これら放熱フィンのパイプ装着部にそれぞ
れ前記二層の蛇行するパイプを装着する工程と、一方の
段に配設した放熱フィンにおいて他方の層のパイプを装
着したパイプ装着部と、他方の段に配設した放熱フィン
において前記他方の層のパイプを装着したパイプ装着部
とが、相互に近接するように前記パイプに適宜曲げ加工
を施す工程と、を含むことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づいて本発明を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明
に係る製造方法を適用して製造した熱交換器を例示する
ものである。この熱交換器１は、先に図８で示した従来
の熱交換器Ａと同様に、例えば冷蔵庫等の冷蔵設備に設
けられた冷凍サイクルにおいて、吸熱により気化した熱
交換媒体を放熱させ、これを再び液化する場合に適用す
る放熱用のもので、熱交換媒体の通路を構成するための
パイプ１０と、該パイプ１０の放熱面積を増大するため
の多数の放熱フィン２０とを備えている。

【００１５】パイプ１０は、アルミニウム等、熱伝達率
が大きく、かつ成形性に富んだ材質によって成形された
もので、四つの層１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを構
成するように構成し、かつ各層１０Ａ，１０Ｂ，１０
Ｃ，１０Ｄにおいてそれぞれ蛇行している。

【００１６】放熱フィン２０は、アルミニウム等、熱伝
達率が大きい材質の板（板厚は、例えば０．２ｍｍ）に
よって矩形状に構成したもので、パイプ１０の一層目１
０Ａと二層目１０Ｂとの間、および三層目１０Ｃと四層
目１０Ｄとの間をそれぞれ連結している。各放熱フィン
２０は、図５に示すように、それぞれの両側縁部２０
ａ，２０ｂに、上下方向に間隔を保ってパイプ装着部２
１を三段ずつ有している。各パイプ装着部２１は、パイ
プ１０の外径よりも僅かに内径の小さい装着孔２１ａ
と、この装着孔２１ａを放熱フィン２０の側縁に開口さ
せる幅の狭い切欠２１ｂと、を有してΩ形に構成したも
のである。例えば、パイプ１０の外径が８．０ｍｍの場
合、装着孔２１ａの内径を７．９ｍｍに構成し、かつ切
欠２１ｂの幅を６．３ｍｍに構成するようにしている。

【００１７】これらパイプ装着部２１は、同一の側縁部
２０ａ，２０ｂにおいて上下に隣設するものの相互間に
距離ｘを確保し、かつ各側縁部２０ａ，２０ｂのパイプ
装着部２１が相互間に距離ｙを確保するように設けてあ
る。また、各パイプ装着部２１は、上述したパイプ１０
の半径をｚとした場合、放熱フィン２０の側縁部２０
ａ，２０ｂからそれぞれほぼ距離３ｚの位置にある。こ
の場合、各放熱フィン２０の四隅部に位置するパイプ装
着部２１は、該放熱フィン２０の端縁部２０ｃ，２０ｄ
からそれぞれ距離３ｚの位置にあることが好ましい。

【００１８】以下、上記熱交換器１の製造方法について
順次説明する。

【００１９】まず、図２に示すように、パイプ１０の両
端部にそれぞれ銅製のＦＢ（フラッシュバット）パイプ
３０，３１をそれぞれ高周波溶接により接合する。この
場合、銅の融点（約１０８３℃）以下で、銅−酸化銅の
共晶温度（約１０６５℃）以上の温度まで両者の接合部
を加熱することが好ましい。ＦＢパイプ３０，３１を接
合したパイプ１０に対しては、各ＦＢパイプ３０，３１
の開口端部にゴム栓（図示せず）を装着し、適宜のディ
テクタによってリーク検査を実施しておく。

【００２０】次いで、上記パイプ１０に平面曲げ加工を
施して蛇行させる。この場合、１１カ所の折り返し部分
を有し、かつ各折り返し部分が図示するような寸法とな
るように曲げ加工を施す。すなわち、図２において上方
より１，２，４，５，７，８，１０，１１番目の各折り
返し部分がそれぞれ長さｘを有するとともに、３，９番
目の各折り返し部分がそれぞれ長さｙを有し、さらに６
番目の折り返し部分が６ｚの長さを有するように成形す
る。なお、各折り返し部分までの間に延在するパイプ部
分は、両端部を除いて互いに同一の長さＬとなるように
する。

【００２１】次いで、この蛇行するパイプ１０に対して
長さがｙである３番目と９番目の折り返し部分に立体曲
げ加工を施し、図３および図４（ａ）に示すように、該
パイプ１０が上下二つの層を構成するようにする。すな
わち、図２において上方より、２番目の折り返し部分と
３番目の折り返し部分との間に延在するパイプ部分１０
ａ、３番目の折り返し部分と４番目の折り返し部分との
間に延在するパイプ部分１０ｂ、８番目の折り返し部分
と９番目の折り返し部分との間に延在するパイプ部分１
０ｃおよび９番目の折り返し部分と１０番目の折り返し
部分との間に延在するパイプ部分１０ｄをそれぞれ中心
として同一方向に９０°ずつ回転させることにより、パ
イプ１０の両端部が一方の層の中央部において互いに同
一方向に延在し、かつ各層の相互間隔がｙとなるように
する。

【００２２】さらに、適宜プレス機械を適用することに
より、各層のパイプ１０に対して図示の左右方向から圧
力を与え（図４（ｂ）参照）、図４（ｃ）および図４
（ｄ）に示すように、その横断面が上述した放熱フィン
２０の切欠２１ｂよりも幅の狭い小判形、もしくは楕円
形状となるように矯正する。例えば、放熱フィン２０の
切欠２１ｂが上述したように６．３ｍｍである場合に
は、６．０ｍｍとなるように矯正する。

【００２３】一方、放熱フィン２０は、図５に示すよう
に、互いに端縁部２０ｃ，２０ｄを接触させた状態で一
対ずつ組込治具４０のスリット４１に配置しておく。組
込治具４０は、幅が（ｙ−２ｚ）となるブロック状を成
すもので、多数のスリット４１を有している。各スリッ
ト４１は、それぞれが放熱フィン２０の板厚よりも僅か
に大きな間隙（例えば放熱フィン２０の板厚が０．２ｍ
ｍの場合、間隙は０．６ｍｍ程度）をもち、かつ相互に
等間隔（例えば放熱フィン２０の板厚が０．２ｍｍの場
合、相互間隔は５．０ｍｍ程度）となるように構成して
あり、それぞれの内部に放熱フィン２０を一対ずつ着脱
可能に収容保持することが可能である。

【００２４】次いで、図６に示すように、パイプ１０の
層相互間隔ｙをｙ′に広げ、これらの間に組込治具４０
とともに放熱フィン２０を挿入した後、各放熱フィン２
０のパイプ装着部２１とパイプ１０とを互いに対向配置
させる。

【００２５】この状態から、プレス機械にセットした上
下押圧型５０，５１によってパイプ１０を押圧し、パイ
プ１０の層相互間隔ｙ′をｙに戻せば、図７（ａ）およ
び図７（ｂ）に示すように、それぞれ放熱フィン２０の
パイプ装着部２１においてパイプ１０の横断面が元の円
形状に復帰するようになり、当該パイプ１０がパイプ装
着部２１の装着孔２１ａに嵌着保持されることになる。
その後、組込治具４０を抜き去れば、図１（ｂ）に示す
ような形態となる。

【００２６】さらにこの状態から、図１（ｂ）において
放熱フィン２０の右側に位置する側縁部２０ｂが互いに
近接するように、つまり、図６において下層に位置する
パイプ１０を装着したパイプ装着部２１が互いに近接す
るように、パイプ１０の長さ６ｚの折り返し部分１０′
を捻って立体曲げ加工を施し（図１（ｂ）の矢印Ａおよ
び図１（ａ）の矢印Ｂ参照）、各放熱フィン２０の右側
側縁部２０ｂ同志を当接し、かつスポット溶接などで互
いに接合すれば、図１（ａ）パイプ１０が四層１０Ａ，
１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに積層して一連の熱交換媒体用
通路を構成し、かつこの通路に放熱フィン２０を多数装
着して成る熱交換器１が完成する。なお、完成した熱交
換器１を水酸化ナトリウム温水（９４〜９７℃）に浸漬
し、パイプ１０および放熱フィン２０に対してベーマイ
ト処理を施すのは従前と同様である。

【００２７】上記のように構成した熱交換器１では、四
つの層１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを構成する一本
のパイプ１０に対して一度に放熱フィン２０を装着させ
ることができるため、従前のごとく、２つのパイプ要素
Ｂ1 に対してそれぞれ曲げ加工および放熱フィンＣの装
着作業を実施する必要がなくなり、製造工程を大幅に短
縮することができるようになる。

【００２８】しかも、一本のパイプ１０によって熱交換
媒体の通路を構成することができるため、従前のごと
く、パイプ要素Ｂ1 の接合部Ｅに対して行うリーク検査
も不要となる。さらに、放熱フィン２０を装着する以前
においてパイプ１０全体のリーク検査を実施することが
できるようになるため、当該リーク検査を容易に行うこ
とも可能となる。

【００２９】これらの結果、上記熱交換器１によれば、
製造工程の簡略化を図るとともに、製造コストを大幅に
低減することが可能になる。

【００３０】なお、上述した実施の形態では、各層１０
Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを三段の蛇行するパイプ１
０によって構成するようにしているが、三段以上蛇行さ
せるようにしてももちろん構わない。すなわち、放熱フ
ィン２０に四段以上のパイプ装着部２１を設けるように
すれば、各層１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを四段以
上の蛇行するパイプ１０によって構成することが可能に
なる。また、実施の形態で示した寸法については、あく
までも例示であり、その他の寸法となるように熱交換器
１を構成してもよいのはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
四つの層を構成するパイプに対して一度に放熱フィンを
装着させることができるため、従前のごとく、複数のパ
イプ要素に対してそれぞれ曲げ加工および放熱フィンの
装着作業を実施する必要がなくなり、製造工程を大幅に
短縮することができるようになる。しかも、熱交換媒体
の通路を一本のパイプによって構成することができるた
め、従前のごとく、パイプ要素の接合部に対して行うリ
ーク検査も不要となる。さらに、放熱フィンを装着する
以前においてパイプ全体のリーク検査を実施することが
できるようになるため、当該リーク検査を容易に行うこ
とも可能となる。これらの結果、製造工程の簡略化を図
るとともに、製造コストを大幅に低減することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る製造方法によって製造し
た熱交換器を例示する斜視図、（ｂ）は製造工程の途中
を示す説明図である。

【図２】図１の熱交換器に適用するパイプに平面曲げ加
工を施して蛇行させた状態を示す図である。

【図３】図１の熱交換器に適用するパイプに立体曲げ加
工を施して二つの層状に構成した状態を示す斜視図であ
る。

【図４】（ａ）は図３における矢視ＩＶ図、（ｂ）は
（ａ）の状態におけるパイプの横断面図、（ｃ）はパイ
プを小判形に矯正した状態を示す図、（ｄ）は（ｃ）の
状態におけるパイプの横断面図である。

【図５】放熱フィンをパイプに装着する際に適用する組
込治具の斜視図である。

【図６】組込治具を適用して放熱フィンをパイプの層間
に配置した状態を示す断面図である。

【図７】パイプと放熱フィンとの装着過程を示すもの
で、（ａ）は放熱フィンのパイプ装着部にパイプを挿入
した直後の状態を示す断面図、（ｂ）はパイプが元の横
断面形状に復帰した状態を示す断面図である。

【図８】従来の熱交換器を概念的に示す斜視図である。

【図９】図８の熱交換器に適用する二つのパイプ要素に
それぞれ平面曲げ加工を施して蛇行させた状態を示す図
である。

【図１０】図８の熱交換器に適用する放熱フィンを示す
斜視図である。

【図１１】図８の熱交換器に適用するパイプ要素に立体
曲げ加工を施して二つの層状に構成した状態を示す斜視
図である。

【図１２】図８の熱交換器に適用する二つのパイプ要素
を互いに接続する状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 １０ パイプ １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ パイプの層 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ パイプ部分 ２０ 放熱フィン ２０ａ，２０ｂ 側縁部 ２０ｃ，２０ｄ 端縁部 ２１ パイプ装着部 ２１ａ 装着孔 ２１ｂ 切欠 ３０，３１ ＦＢパイプ ４０ 組込治具 ４１ スリット ５０，５１ 上下押圧型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛇行するパイプを四層に積層して構成し
   た一連の熱交換媒体用通路と、互いの間に間隔を確保し
   た状態で前記パイプの長手方向に沿って装着した複数の
   放熱フィンと、を備える熱交換器の製造方法において、 パイプに適宜曲げ加工を施すことにより、該パイプの両
   端部が、それぞれ一方の層の中央部に位置するように二
   層の蛇行するパイプの層を形成する工程と、 両側縁部にそれぞれパイプ装着部を有した放熱フィン
   を、互いに端縁部が対向する態様で二段ずつ配設し、こ
   れら放熱フィンのパイプ装着部にそれぞれ前記二層の蛇
   行するパイプを装着する工程と、 一方の段に配設した放熱フィンにおいて他方の層のパイ
   プを装着したパイプ装着部と、他方の段に配設した放熱
   フィンにおいて前記他方の層のパイプを装着したパイプ
   装着部とが、相互に近接するように前記パイプに適宜曲
   げ加工を施す工程と、を含むことを特徴とする熱交換器
   の製造方法。